CN102576595B

CN102576595B - 磁化装置、永磁电动机的制造方法

Info

Publication number: CN102576595B
Application number: CN200980161730.7A
Authority: CN
Inventors: 小松孝教; 泷口隆一; 山代谕; 木村康树; 长谷川觉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2029-10-19
Also published as: WO2011048652A1; JPWO2011048652A1; JP5409800B2; CN102576595A

Abstract

一种不必使用磁化电源即能够进行磁化的永磁式磁化装置，具有：具备能够使被磁化片(5)通过的尺寸的磁场产生空间(3)；以及磁路(4)，其至少包括磁场方向彼此相同的一对永磁铁(1a、1b)，它们设置于上述磁场产生空间的彼此相对的位置处，该磁路(4)形成从一个永磁铁起贯穿磁场产生空间并进入另一个永磁铁，最终返回到上述一个永磁铁的循环磁场(4a)。并且，磁路(4)例如可以包括：极靴(2a、2b)，其设置于一对永磁铁(1a、1b)的磁场产生空间侧，一端与永磁铁相接另一端与磁场产生空间相接，形成为与磁场方向垂直的面的截面积随着从一端到另一端而减小的形状；以及将各永磁铁的与极靴相反的一侧之间连接起来的磁轭(2)。

Description

磁化装置、永磁电动机的制造方法

技术领域

本发明涉及磁化装置以及使用该磁化装置的永磁电动机的制造方法。

背景技术

以往对永磁电动机的永磁铁进行磁化时，使用以脉冲电源进行通电产生较大磁场的磁化磁轭，尤其在大型电动机用磁铁的多极磁化之中，存在磁化磁轭和磁化电源都变得大型的问题。

为了解决该问题，具有对于磁化电源将被视作1个线圈的磁化线圈分割为可忽视绕组电阻的单位，抑制磁化电源的容量和电源电压的方法。

作为使用这种技术的现有例，例如在下述专利文献1中提出了大型磁铁的多极磁化方法，其对应于所分割的各磁化线圈，设置磁化电源的输出部，使各输出部同时工作，从而在不使用高电压高能量的大型电源的情况下就能容易确保所需的输出电流，而且通过使用小型、省电且价格低廉的电源就能实现磁化。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-106129号公报(第2页0007行、图1)

发明内容

发明要解决的问题

然而上述专利文献1中需要磁化电源，因此即使能够节省电力，也存在无法实现不消耗电力的问题点。

本发明就是为了解决上述问题点而完成的，其目的在于提供一种能够在不使用磁化电源的情况下能实现磁化的永磁式磁化电源等。

用于解决问题的手段

本发明提供的磁化装置的特征在于，其具有：磁场产生空间，其具有能够使被磁化片通过的尺寸；以及磁路，该磁路至少具有磁场方向彼此相同的一对永磁铁，该一对永磁铁设置于上述磁场产生空间的彼此相对的位置处，该磁路形成从一个永磁铁起贯穿磁场产生空间并进入另一个永磁铁最终返回上述一个永磁铁的循环磁场。

发明效果

根据本发明，能够不需要磁化电源用设备等，还能够不需要电源设备和工厂电能的成本。

附图说明

图1是表示本发明第1实施方式的磁化装置的构成的侧视图。

图2是表示本发明第2实施方式的磁化装置的构成的立体图。

图3是表示本发明第3实施方式的磁化装置的构成的立体图。

图4是表示本发明第4实施方式的磁化装置的构成的立体图。

图5是表示本发明第4实施方式的磁化装置的构成的立体图。

图6是表示本发明第5实施方式的磁化装置的构成的立体图。

图7是用于说明本发明第6实施方式的磁化装置的图。

图8是用于说明本发明第6实施方式的磁化装置的图。

图9是表示本发明第7实施方式的磁化装置的构成的立体图。

图10是表示本发明第8实施方式的磁化装置的构成的立体图。

图11是表示本发明第9实施方式的磁化装置的构成的立体图。

图12是表示本发明第10实施方式的磁化装置的构成的立体图。

图13是表示在本发明第11实施方式的永磁电动机的制造方法中使用的永磁式磁化装置的一例的立体图。

图14是表示在本发明第11实施方式的永磁电动机的制造方法中使用的永磁式磁化装置的另一例的立体图。

图15是表示在本发明第11实施方式的永磁电动机的制造方法中贴附于励磁磁轭的经磁化的被磁化片的图。

具体实施方式

下面按照各实施方式说明本发明。并且在各实施方式中以相同符号表示相同或相当的部分，省略重复说明。

第1实施方式

图1是表示本发明第1实施方式的磁化装置的构成的侧视图。在图1中，磁化装置使得在由一对磁场产生永磁铁1a、1b、一对极靴(pole piece)(磁极片)2a、2b和将磁场产生永磁铁1a、1b之间连接起来的磁轭(轭铁)2构成的磁路4产生循环的磁场4a。该磁场4a通过形成于磁路4内的磁场产生空间3。极靴2a、2b和磁轭2由纯铁和低碳素钢等高磁导率的软磁性体构成。

具有彼此相同的磁场方向的一对磁场产生永磁铁(以下称之为磁铁)1a、1b彼此相对配置于磁场产生空间3的两侧。磁场产生空间3具有能够使被磁化片5通过的尺寸。被磁化片5例如是钕磁铁(磁化前的钕磁铁)。与磁铁1a、1b的磁场产生空间3侧相邻设置的极靴2a、2b分别一端与磁铁1a、1b相接而另一端与磁场产生空间3相接，该极靴2a、2b分别具有与磁场方向垂直的面的截面积从一端向另一端减小的锥形形状。磁轭2将一对磁铁1a、1b各自的与极靴2a、2b相反的一侧之间连接起来。

由此，使得磁铁1a、1b的磁通收敛于极靴2a、2b的面对磁场产生空间3的面，从而能提升磁通密度，能够在磁场产生空间3产生磁化所需的2T(特斯拉)以上的磁通密度。因此，不需要磁化电源用设备等，也不需要伴随磁化电源用设备的设置而产生的对磁化电源等的冷却，因此能缩短磁化作业的等待时间。

第2实施方式

图2是表示本发明第2实施方式的磁化装置的构成的立体图。图2中，磁化装置的磁路4由一对磁场产生永磁铁1a、1b、设置于它们之间的多个中间永磁铁(以下称之为中间磁铁)1c构成。磁铁1a、1b和多个中间磁铁1c呈环状(在本实施方式中为中心具有空间的八棱柱状)进行海尔贝克(Halbach)配置。在八棱柱状的磁路4的中心部形成有八棱柱形状的磁场产生空间3。

即，例如一对磁铁1a、1b和多个中间磁铁1c具有相同形状，分别具有设有切口部的水平截面为梯形的四棱柱形状，该切口部在以八棱柱的轴(通过八边形的上下表面各自中心的轴)为中心对1个八棱柱进行8等分而得到的三棱柱的靠八棱柱中心侧部分，以形成与外侧面平行的内侧面的方式设置。并且，关于磁路4的构成，只要是在磁场产生空间3呈环状并海尔贝克配置包括磁场方向相向的一对磁铁在内的4个以上的偶数个磁铁，在中心具有空间的4个以上的偶数个棱的多棱柱即可。

磁路4仅利用磁铁在与八棱柱的轴向垂直的面内形成磁场。然后沿着八棱柱的轴向将被磁化片5插入磁场产生空间3，由此能基于在磁场产生空间3产生的磁场对被磁化片5进行磁化。

由此，就能够在不使用极靴的情况下仅通过永磁铁形成磁路，因此能使得磁化装置小型化。另外，即使在磁化装置轴向长度、即磁场产生空间3中被磁化片5的插入方向长度比被磁化片5的长度方向长度短的情况下，通过使被磁化片5沿着磁化装置轴向贯穿磁场产生空间3的内部，由此能够对被磁化片5整体磁化，能与被磁化片5的长度无关地进行磁化。

第3实施方式

图3是表示本发明第3实施方式的磁化装置的构成的立体图。如图3所示，在该实施方式的磁化装置中，在第2实施方式的磁化装置中设置了作为搬运机构的导轨6，该导轨6将被磁化片5引导至磁场产生空间3内，或者进一步使其沿着磁化装置的轴向通过磁场产生空间3内部。

由此，就能够使被磁化片5沿着导轨6插入或贯穿于磁场产生空间3内。另外，通过将导轨6精度良好地固定于磁场产生空间3内(此时导轨6还具有定位机构的功能)，能够以使得被磁化片5通过磁场产生空间3内的既定位置(例如磁场产生空间的中心或多棱柱形状的磁化装置的轴位置)的方式精度良好地进行定位，能防止磁化不良。

第4实施方式

图4和图5是表示本发明第4实施方式的磁化装置的构成的立体图。图4表示将被磁化片5插入磁化装置前的状态，图5表示将被磁化片5插入磁化装置后的状态。如图4和图5所示，被磁化片5搭载于具有把手8a的托盘8上而插入到磁场产生空间3。托盘8具有在搭载被磁化片5插入到磁场产生空间3内时能够将被磁化片5定位于磁场产生空间3内的期望位置处的尺寸(定位机构)。还能够使被磁化片5沿着磁化装置的轴向贯穿于磁场产生空间3内。由此能够以手工作业磁化被磁化片5，而且能够精度良好地将被磁化片5定位于磁场产生空间3的期望位置处，因而能防止磁化不良。

第5实施方式

图6是表示本发明第5实施方式的磁化装置的构成的立体图。如图6所示，在本实施方式中，对于第2实施方式的磁化装置，以使得搭载于托盘8的被磁化片5沿着磁化装置的轴向通过磁场产生空间3内的方式设置固定了传送带9。由此能够自动对被磁化片5进行磁化，并且使用基于第4实施方式的托盘8那样的形状而具备定位机构的功能的托盘8，由此能够精度良好地将被磁化片5定位于磁场产生空间3内的期望位置处，因而能防止磁化不良。

第6实施方式

图7、8是用于说明本发明第6实施方式的磁化装置的图。图7是对D型(浅碟形、半圆筒(semicylindrical)型)的横截面形状的被磁化片5进行磁化时的磁化装置的立体图。图8(a)～(c)是对C型(弧形)横截面形状的被磁化片5进行磁化时的图，(a)是立体图，(b)是以内侧曲面朝下的方式将被磁化片5搭载于导轨6的情况下沿(a)的箭头A方向观察到的向视图，(c)是以外侧曲面朝下的方式将被磁化片5搭载于导轨6的情况下沿(a)的箭头A观察到的向视图。

在电动机中需要N、S两种极性的磁铁，为此按照每种极性使插入到磁化装置的被磁化片5的朝向相反。在C型横截面形状的被磁化片5的情况下，如图8(b)、(c)所示，按照被磁化片5的两侧端面的形状形成导轨6的内侧侧面，由此即使将内侧曲面朝下搭载被磁化片5或者将外侧曲面朝下搭载被磁化片5，也能稳定地将该被磁化片5插入到磁化装置中。另外，D型的被磁化片5也可以使用图8的导轨6而上下颠倒，因此能同样地进行N极、S极的磁化。

由此，磁化装置不需要电源，因而易于分别单独准备N极用、S极用磁化装置。这种情况下，将具有相同构成的2个磁化装置中的一个颠倒方向就能对应两种极性。

第7实施方式

图9是表示本发明第7实施方式的磁化装置的构成的立体图。如图9所示，关于本实施方式的磁化装置，是对第2实施方式的磁化装置的与磁铁1a、1b各自的磁场产生空间3侧相邻设置了极靴2a、2b。极靴2a、2b隔着磁场产生空间3彼此相对。

由此，使用极靴使磁铁产生的磁路4的磁通收敛，由此能够在磁场产生空间3产生强于第2实施方式的磁化装置的磁场，能使得磁化装置小型化。另外，也可以使用第3至第6实施方式中的导轨6、托盘8、传送带9。

第8实施方式

图10是表示本发明第8实施方式的磁化装置的构成的立体图。如图10所示，关于本实施方式的磁化装置，是在第2实施方式的磁化装置的磁路4中，抽掉与磁化的磁通方向(表示磁铁1a、1b的磁场的箭头的方向)平行的中间磁铁1c中的至少1个而形成开口部10。开口部10形成为能够将被磁化片5从开口部10沿在水平面内与磁化装置的轴向垂直的方向插入到磁场产生空间3的尺寸。

由此，在将被磁化片5插入磁场产生空间3时，能够利用被磁化片5沿着与上述轴向垂直的方向插入到磁场产生空间3的插入位置来调整磁化范围，因此抑制了磁铁组装时的磁铁吸引力，由此易于进行磁铁组装作业。另外，也可以使用第3至第6实施方式的导轨6、托盘8、传送带9等。

第9实施方式

图11是表示本发明第9实施方式的磁化装置的构成的立体图。图11所示的本实施方式的磁化装置具备对永磁式线性电动机的励磁侧磁铁进行磁化所需的长度。呈直线状排列为2列的海尔贝克配置的永磁铁列11、12隔着磁场产生空间3彼此相对配置。

具有与永磁铁列11、12的永磁铁排列方向平行的磁场的中间永磁铁11a、12a被配置成永磁铁列11的中间永磁铁11a的磁通方向与隔着磁场产生空间3而相对的永磁铁列12的中间永磁铁12a的磁通方向互为相反朝向。另外，具有与永磁铁列11、12的永磁铁排列方向垂直方向的磁场的磁场产生永磁铁11b、12b被配置成永磁铁列11的磁场产生永磁铁11b的磁通方向与隔着磁场产生空间3而相对的永磁铁列12的磁场产生永磁铁12a的磁通方向为相同朝向。

由此就能够在不必使用电源的情况下对排列着多个被磁化片5的永磁式线性电动机用的励磁侧定子13进行磁化。

第10实施方式

图12是表示本发明第10实施方式的磁化装置的构成的立体图。关于图12所示的本实施方式的磁化装置，是在第8实施方式的磁化装置的各磁场产生永磁铁11b、12b的磁场产生空间3侧与磁场产生永磁铁11b、12b的面相邻设置了极靴2a、2b。极靴2a、2b分别隔着磁场产生空间3彼此相对。

由此，能够通过极靴2a、2b使得由磁场产生永磁铁11b、12b产生的磁路的磁通收敛，在磁场产生空间3产生比第8实施方式的磁化装置更强的磁场，能使得磁化装置小型化。

第11实施方式

图13至图15是用于说明本发明的永磁电动机的制造方法的图。该制造方法包括被磁化片的磁化以及被磁化的被磁化片、即永磁铁在励磁磁轭的贴附。图13、图14是在该制造方法中使用的永磁式磁化装置的立体图。图15是表示用于永磁电动机的励磁磁轭15所贴附的经磁化的被磁化片(磁铁)的图。

磁铁是使用粘结剂(省略图示)而贴附于用于永磁电动机的励磁磁轭15(转子铁心)的，因此在粘结剂固化为止的期间内，都需要对磁铁加压。而在本发明中，在将磁铁贴附于励磁磁轭之前先局部磁化。也可以以略弱的磁场使磁铁整体不完全磁化。这种贴附前的局部磁化或弱磁化(事先磁化)是使用图13的永磁式磁化装置进行的。如上述实施方式所述，将被磁化片5相对于磁化装置的磁场产生空间3定位而使其通过，以使得磁场以期望的强度施加于被磁化片5的期望位置，由此仅对例如被磁化片5固定于励磁磁轭时相当于极间的部分、即两端面附近进行磁化。

图13的磁化装置例如是扩宽了第7实施方式(参照图9)的磁化装置的磁场产生永磁铁1a、1b和磁场产生空间3的宽度，沿着磁场产生空间3的两侧设置极靴2a、2b而得到的。也可以使用图14的磁化装置代替图13的磁化装置。图14的磁化装置例如是在轴向错开位置组合2个在反方向具有开口部10的第8实施方式(参照图10)的磁化装置而得到的。

这些磁化装置不使用电源，因此准备多个磁化装置易于缩短生产节拍时间。

接着向被磁化的被磁化片5或励磁磁轭15的贴附面涂布粘结剂，如图15所示将被磁化片5贴附于励磁磁轭15。此时，被磁化片5已被局部磁化或弱磁化，因此贴附时不会存在磁吸引力导致的作业上的危险性，也不会出现冲击导致的被磁化片5的损伤。如果贴附前被磁化片5被完全磁化，则被磁化片5会借助于强大的磁力而被吸附在励磁磁轭15。此时如果不认真进行贴附，则被磁化片5可能会由于与励磁磁轭15冲突导致的冲击而碎裂。因此，当贴附经过了完全磁化的被磁化片5时，需要在避免被磁化片5碎裂的同时进行作业。

另外，在贴附后，被磁化片5由于该磁吸引力而不会在粘结剂固化之前由于自重而剥离脱落，而是对粘结部加压，因此无需准备额外的加压手段。该加压力在所有被磁化片5都是均匀的，因此还具有使得粘结剂厚度均匀的效果。反之，当贴附了被磁化片5之后进行磁化的情况下，需要持续对所有被磁化片5加压直到粘结剂固化为止。越是多极的电动机则加压用的工具会变得越大。

最后，被磁化片5仅被局部磁化或者进行弱磁化，因此在粘结剂固化后，使用通过电源通电对剩余部分进行磁化的电气式磁化装置(省略图示)进行通常的磁化。

如上所述制造出的永磁电动机的转子如图15所示。众所周知，在贴附后对被磁化片磁化的情况下，由于磁化磁场与被磁化片的磁化方向不平行，因而极间16、即被磁化片的两侧端不易磁化。因此通常电源容量在被磁化片的两端变大，然而在本实施方式中，事先对磁化磁场的两端进行了磁化，因此可以抑制此处磁化电源的容量。

另外，本发明不限于上述各实施方式，当然包括所有的各实施方式的可能的组合。

产业上的可利用性

本发明的磁化装置不限于永磁电动机的永磁铁的磁化，还能用于其他众多领域的磁化作业。

符号说明

1a、1b励磁产生永磁铁；1c中间磁铁；2磁轭；2a、2b极靴；3励磁产生空间；4磁路；4a磁场；5被磁化片；6导轨；8托盘；8a把手；9传送带；10开口部；11、12永磁铁列；11a、12a中间永磁铁；11b、12b磁场产生永磁铁；13励磁侧定子；15励磁磁轭；16极间。

Claims

1.一种磁化装置，其特征在于，该磁化装置具有：

磁场产生空间，其具有能够使被磁化片通过的尺寸；以及

磁路，该磁路至少具有磁场方向彼此相同的一对永磁铁，该一对永磁铁设置于上述磁场产生空间的彼此相对的位置处，该磁路形成从一个永磁铁起贯通磁场产生空间并进入另一个永磁铁最终返回上述一个永磁铁的循环磁场；

上述磁路由上述一对永磁铁和多个中间永磁铁构成，该多个中间永磁铁以在中心形成上述磁场产生空间的方式，与上述一对永磁铁一起呈环状且海尔贝克配置于上述一对永磁铁之间，形成上述循环磁场；

其中，不设置上述多个中间永磁铁中的具有与上述一对永磁铁相同磁场方向的1个，而作为用于使上述被磁化片沿着与磁化装置的轴向垂直的方向出入上述磁场产生空间的缝部。

2.根据权利要求1所述的磁化装置，其特征在于，上述磁路具有：

上述一对永磁铁；

极靴，其设置于上述一对永磁铁的上述磁场产生空间侧，一端与上述永磁铁相接且另一端与上述磁场产生空间相接，形成为与磁场方向垂直的面的截面积从上述一端向另一端减小的形状；以及

磁轭，其将各上述永磁铁的与上述极靴相反的一侧之间连接起来。

3.根据权利要求1所述的磁化装置，其特征在于，上述一对永磁铁中的各永磁铁分别设置有极靴，该极靴一端与上述永磁铁相接，另一端与上述磁场产生空间相接，形成为与磁场方向垂直的面的截面积从上述一端向另一端减小的形状。

4.根据权利要求1所述的磁化装置，其特征在于，该磁化装置具有搬运机构和定位机构中的至少一方，其中，该搬运机构将上述被磁化片引导至上述磁场产生空间内或者使上述被磁化片通过磁场产生空间内，该定位机构将上述被磁化片定位于上述磁场产生空间内。

5.根据权利要求3所述的磁化装置，其特征在于，该磁化装置具有搬运机构和定位机构中的至少一方，其中，该搬运机构将上述被磁化片引导至上述磁场产生空间内或者使上述被磁化片通过磁场产生空间内，该定位机构将上述被磁化片定位于上述磁场产生空间内。

6.根据权利要求1所述的磁化装置，其特征在于，

上述磁路由第1永磁铁列和第2永磁铁列构成，其中，该第1永磁铁列和第2永磁铁列分别基于海尔贝克配置将多个永磁铁排列成直线状，并配置于上述磁场产生空间的彼此相对的位置处，

上述第1永磁铁列和第2永磁铁列具有：设置于上述磁场产生空间的彼此相对的位置处且磁场方向彼此相同的多对上述永磁铁；以及设置于多对上述永磁铁之间的上述磁场产生空间的彼此相对位置处且磁场方向与磁铁排列方向平行并且磁场方向彼此相反的多对中间永磁铁。

7.根据权利要求6所述的磁化装置，其特征在于，多对上述永磁铁的各永磁铁在上述磁场产生空间侧设置有极靴。

8.一种永磁电动机的制造方法，其特征在于，该制造方法具有：

第1磁化工序，使用永磁式磁化装置仅对固定于励磁磁轭之前的被磁化片的、被固定于励磁磁轭时相当于极间的部分即两端进行磁化；

粘结工序，用粘结剂将在上述第1磁化工序中进行了磁化的被磁化片粘结于上述励磁磁轭，在粘结剂固化为止由所述被磁化片的磁吸引力对粘结剂进行加压；以及

第2磁化工序，在上述粘结剂固化之后，使用由电源通电而进行磁化的电气式磁化装置，对固定于励磁磁轭的被磁化片整体进行磁化；

其中所述永磁式磁化装置具有：磁场产生空间，其具有能够使被磁化片通过的尺寸；以及磁路，该磁路至少具有磁场方向彼此相同的一对永磁铁，该一对永磁铁设置于上述磁场产生空间的彼此相对的位置处，该磁路形成从一个永磁铁起贯通磁场产生空间并进入另一个永磁铁最终返回上述一个永磁铁的循环磁场；

上述磁路具有：上述一对永磁铁；极靴，其设置于上述一对永磁铁的上述磁场产生空间侧，一端与上述永磁铁相接且另一端与上述磁场产生空间相接，形成为与磁场方向垂直的面的截面积从上述一端向另一端减小的形状；以及磁轭，其将各上述永磁铁的与上述极靴相反的一侧之间连接起来；

或者，上述磁路由上述一对永磁铁和多个中间永磁铁构成，该多个中间永磁铁以在中心形成上述磁场产生空间的方式，与上述一对永磁铁一起呈环状且海尔贝克配置于上述一对永磁铁之间，形成上述循环磁场。